《计算材料学》第8章势函数.pptx

分子动力学——势函数

HUAZHONGUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

1

一.内容回顾

二.本章介绍

1.势函数的引入

2.四种势函数模型简介

3.实例：模拟Au晶体的熔化

三.本章小结

摘要

2

计算材料学的层次和方法

缺陷动力

学相变动力学连：

动力学

分子动力学蒙特卡罗方

量子力学密度泛函理

纳观

10-15

10-10

宏观

10°

10°

微观

106

107

时

s长

m

介观

103

104

有限元有限差分

间

度/

3

多粒子体系按照其内部的动力学规律跟踪系统中每个粒子的个体

运动，然后根据统计物理规律，得到微观量与宏观量之间关系

MD模拟五个要素：

积分算法

原子运动轨

迹

4

原子间相互作用势

初始条件

边界条件

分子动力学(MD)

演化的驱动力

F=-▽V(R)

人

a=F/mv`=Vo+a△t

人

R`=R+v`△t

势函数的合理性决定了模拟结果的可靠性

初始条件、边界条件

势函数V(R)

计算原子受力

计算原子加速度和速度

更新原子坐标

统计热力学信息

势函数在MD中的重要性

5

.内容回顾

二.本章介绍

1.势函数的引入

2.三种势函数模型简介

3.实例：模拟Au晶体的熔化

三.本章小结

摘要

6

·结合强度：固体液体气体

·结合力是物质的重要属性

·世界的精彩离不开原子间结合力

物质的形态与原子间结合力

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材料性能与原子间结合力

强度韧性

熔点●●热传导

原子结合力

表面能

缺陷

8

型

经典

Oaoom〇

原子弹簧模

自洽求解精确，但计算量大

极限：~上千个原子

原子结合的本质-复杂的电子相互作用

量子力学

夫

原子数

势场：

计算量

9

想象：电子高速运动形成电子云，原子核近似看作在电子的等效势场V(r)中

运

动10

·复杂相互作用≈简洁的函数

?

电子和原子核的运动分开考

虑

MD中势函数V(R)

·理论上可行!

绝热近似

Embeddingpotertial(eV)

p

none

hybrid

hybrid/overlay

adp

airebo

beck

body

bop

born

bom/coul/long

bom/coul/msm

born/coul/wolf

brownian

brownian/poly

buck

buck/coul/cut

buck/coul/long

buck/coul/msm

buck/long/coul/long

colloid

comb

comb3

coul/cut

coul/debye

coul/dsf

cou/long

coul/msm

coul/wolf

dpd

dpd/tstat

dsme

eam

eam/alloy

eam/fs

cim

gauss

gaybeme

gran/hertz/history

gran/hooke

gran/hooke/history

hbond/dreiding/lj

hbond/dreiding/morse

kim

lebop

line/lj

lj/charmm/coul/charmm

lj/charmm/coul/charmm/implicit

lj/charmm/coul/long

lj/charmm/coul/msm

lj/class2

lj/class2/coul/cut

lVclass2/coullong

lj/cut

lj/cut/coul/cut

llcut/coul/debye

lj/cut/coul/dsf

lj/cut/coullong

lj/cut/coul/msm

lj/cut/dipole/cut

j/cut/dipole/long

lj/cut/tip4p/cut

lVcut/tip4p/long

lj/expand

gromacs

lygromacs/coul/gromacs

ljlong/coul/long

lj/long/dipole/long

lj/long/tip4p/long

lj/smooth

lj/smooth/linear

lj96/cut

lubricate

lubricate/poly

lubricateU

lubricateU/poly

meam

mie/cut

morse

nb3b/harmonic

nm/cut

nm/cut/coul/cut

nm/cut/coul/long

peri/